[實用新型]球麥克風陣列語音采集裝置

有效

• 申請號: 201220480577.3
• 申請日: 2012-09-20
• 公開（公告）號: CN202799044U
• 公開（公告）日: 2013-03-13
• 發明（設計）人: 王冬霞;郭慶龍;吳濤
• 申請（專利權）人: 遼寧工業大學
• 主分類號: H04R1/08
• 分類號: H04R1/08
• 代理公司: 錦州遼西專利事務所 21225
• 代理人: 李輝

技術領域

本發明涉及一種球麥克風陣列語音采集裝置。

背景技術

在實際復雜的聲學環境下，麥克風拾取的語音信號不可避免地會受到房間混響、噪聲以及其他說話人的干擾，即麥克風接收信號為帶噪語音，這樣不僅影響語音質量，還會使許多語音處理系統的性能急劇惡化。因此，需要對麥克風拾取的語音信號進行有效的噪聲抑制，減小干擾因素對語音信號的影響，以增強語音信號質量，有效地改善語音處理系統的性能。與單麥克風相比，麥克風陣列融合了語音信號的空時信息，具有靈活的波束控制、較高的空間分辨率、較高的信號增益與較強的抗干擾能力等特點，已成為智能通信系統中捕捉說話人語音、改善語音質量的重要手段。目前，麥克風陣列技術已廣泛應用于車載語音系統、語音識別系統、助聽器和視頻會議等各種語音通信領域中。

常見麥克風陣列的拓撲結構主要包括線性陣列、平面陣列和球形陣列。在以上三種陣列形式中，球麥克風陣列（由多個麥克風按照不同的分布情況布置于同一個球面上）物理結構上具有全向旋轉對稱性，且當空間信號源進行任意方向的旋轉移動時，不影響陣列的整體輸出，所以能夠更好地應用于三維空間波束形成、聲源定位、噪聲控制以及聲場空間特性分析等領域。

實際應用球麥克風陣列進行聲源信號采集時，不可能使用大量麥克風覆蓋整個球面。因此，需要選擇有限數目的麥克風以一定方式對聲源信號進行采樣。空間采樣和時域采樣相似，為避免空間信號發生混疊，需要滿足有限的帶寬（有限的諧波階數N）。球面空間采樣主要有三種形式，分別為等角度采樣、高斯采樣和均勻采樣。其中，等角度采樣需要不少于4(N+1)²個采樣點，采樣點具有規則的角度差異，這種采樣需要大量的采樣點，實現起來非常困難；高斯采樣需要的采樣點數至少為2(N+1)²個，同時存在很大的陣列冗余；均勻采樣令每兩個采樣點之間的距離均相等，要求采樣點至少為(N+1)²個。與前兩種采樣方式相比，當麥克風陣列采用均勻采樣時，所需采樣點麥克風最少，實現起來最方便，應用也比較廣泛。

當采用均勻采樣時，如果陣列階數較小，采樣點過少，則陣列系統的分辨性能較差；若陣列階數較大，陣列系統的分辨性能雖然有所提高，但由于所需麥克風數目過多，帶來設計方面的復雜性，麥克風在球面的位置難以確定，容易產生位置誤差，同時對數據采集設備的硬件配置要求過高，難以實現。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種陣列冗余度小，設計、計算簡單，同時可精確確定麥克風在球面上的位置，不會產生位置誤差的球麥克風陣列語音采集裝置。

本發明的技術方案是：?

一種球麥克風陣列語音采集裝置，包括承載球體、固定在承載球體上的麥克風陣列、支撐承載球體并內置麥克風連接線的支架，其特殊之處是：所述麥克風陣列的拓撲結構采用正十二面體，所述正十二面體的每個頂點處均設有一路麥克風。

所述承載球體的半徑r=0.05m~0.5m。

所述支架由插裝在一起的上、下支架組成，所述上、下支架的連接處設有控制閥，以自由調節承載球體的高度，方便語音信息采集。

本發明的有益效果是：?

1、由于選用具有20個陣元的球麥克風陣列,根據均勻采樣方案可知,此時球麥克風陣列的階數N可取1、2、3，其陣列冗余度小，計算量小，簡單實用，具有良好的分辨性能，所需陣元數與陣列系統性能均衡，實用性強。

2、均勻分布的20個陣元構成特殊的幾何體--正十二面體，由于正十二面體具有獨特的幾何特性，是由12個正五邊形所組成的正多面體，所以可以精確確定各頂點的位置，不會產生位置誤差，形成嚴謹的空間旋轉對稱性,有效采集信號空間信息。以正十二面體的中心坐標為(0,0,0)為例，各陣元所在頂點的坐標為{????????????????????????????????????????????????,,,}，其中(黃金分割數)，根據空間坐標可以確定各陣元的角度位置，進而確定其在承載球面上分布的準確位置。

附圖說明

圖1是本發明的結構示意圖；

圖2是本發明的麥克風陣元的分布示意圖。

圖中：麥克風1、承載球體2、上支架3、控制閥4、下支架5。

具體實施方式